Реакции радикального замещения
Галогенирование алканов протекает по радикальному механизму. Для инициирования реакции необходимо смесь алкана и галогена облучить УФ-излучением или нагреть.
Галогенирование — это одна из реакций замещения. CH4 + Cl2 → CH3Cl (хлорметан) + HCl
Нитрование:RH + HNO3 → RNO2 + H2O.
Сульфохлорирование (реакция Рида):
При облучении УФ-излучением алканы реагируют со смесью SO2 и Cl2
11. Предельные углеводороды ряда метана. Химические свойства: крекинг, дегидрирование, изомеризация, дегидроциклизация. Реакция окисления, частичное окисление, образование и распад гидропероксидов (автоокисление). Применение алканов.
| Формула | Название |
| CH4 | метан |
| C2H6 | этан |
| C3H8 | пропан |
| C4H10 | бутан |
| C4H10 | изобутан |
| C5H12 | пентан |
| C5H12 | изопентан |
| C5H12 | неопентан |
| C6H14 | гексан |
| C7H16 | гептан |
| C10H22 | декан |
Из таблицы видно, что эти углеводороды отличаются друг от друга количеством групп - СН2-.Такой ряд сходных по строению, обладающих близкими химическими свойствами и отличающихся друг от друга числом данных групп называется гомологическим рядом. А вещества, составляющие его называются гомологами.
Крекинг. При высокой температуре в присутствии катализаторов предельные углеводороды подвергаются расщеплению, которое называется крекингом. При крекинге происходит гомолитический разрыв углерод-углеродных связей с образованием насыщенных и ненасыщенных углеводородов с более короткими цепями.
CH3–CH2–CH2–CH3(бутан) ––400°C> CH3–CH3(этан) + CH2=CH2(этилен)
Окисление. В обычных условиях алканы устойчивы к действию кислорода и окислителей. При поджигании на воздухе алканы горят, превращаясь в двуокись углерода и воду и выделяя большое количество тепла.
В общем виде реакцию горения алканов можно записать следующим образом:
СnН2n+2 +(1,5n+0,5)O2 → nCO2 + (n+1)H2O.
Повышение температуры процесса ведет к более глубоким распадам углеводородов и, в частности, к дегидрированию, т.е. к отщеплению водорода. Так, метан при 1500ºС приводит к ацетилену.
2CH4 ––1500°C> H–C=C–H(ацетилен) + 3H2
Изомеризация.
Алканы нормального строения под влиянием катализаторов и нагревании способны превращаться в разветвленные без изменения состава молекул – изомеризация.
Применение
Первый в ряду алканов – метан – является основным компонентом природных и попутных газов и широко используется в качестве промышленного и бытового газа.
Средние члены гомологического ряда применяются как растворители и моторные топлива.
Жидкие углеводороды используются как горючее (они входят в состав бензина и керосина). Алканы широко используются в органическом синтезе.
12. Алкены. Гомологический ряд. Номенклатура. Строение. sp2 – гибридизация. Изомерия. Физические свойства. Способы получения из алканов. Механизм элиминирования. Правило Зайцева.
Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n
Гомологический ряд.
| этен (этилен) | C2H4 |
| пропен | C3H6 |
| бутен | C4H8 |
| пентен | C5H10 |
| гексен | C6H12 |
| гептен | C7H14 |
| октен | C8H16 |
| нонен | C9H18 |
| децен | C10H2 |
Простейшим алкеном является этилен (C2H4). По номенклатуре IUPAC названия алкенов образуются от названий соответствующих алканов заменой суффикса «-ан» на «-ен»; положение двойной связи указывается арабской цифрой.
Углеводородные радикалы, образованные от алкенов имеют суффикс «-енил». Тривиальные названия: CH2=CH— «винил», CH2=CH—CH2— «аллил».
Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp² гибридизации, и имеют валентный угол 120°.
Для алкенов характерны изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и пространственная.
Физические свойства
· Температуры плавления и кипения алкенов (упрощенно) увеличиваются с молекулярной массой и длиной главной углеродной цепи.
· При нормальных условиях алкены с C2H4 до C4H8 — газы; с пентена C5H10 до гексадецена C17H34 включительно — жидкости, а начиная с октадецена C18H36 — твёрдые вещества. Алкены не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях.
Дегидрирование алканов
Это один из промышленных способов получения алкенов
Гидрирование алкинов
Частичное гидрирование алкинов требует специальных условий и наличие катализатора
Двойная связь является сочетания сигма- и пи-связей. Сигма- связь возникает при осевом перекрывании sp2 – орбиталей, а пи-связь при боковом перекрывании
Правило Зайцева:
Отщепление атома водорода в реакциях элиминирования происходит преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода.
Алкены. Строение. sp2 гибридизация, параметры кратной связи. Реакции электрофильного присоединения галогенов, галогеноводородов, , хлорноватистой кислоты. Гидратация алкенов. Правило Морковникова. Механизмы реакций.
Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n
Одна s- и 2 p-орбитали смешиваются и образуются 2 равноценные sp2-гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120.
Если связь образуется более чем одной парой электронов, то она называется кратной.
Кратная связь образуется в тех случаях, когда имеется слишком мало электронов и связывающихся атомов, чтобы каждая пригодная для образования связи валентная орбиталь центрального атома могла перекрыться с какой-либо орбиталью окружающего атома.